Выбор электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов

Для 3-х двигательных приводных механизмов выбор сечений проводов на участке от двигателей до магнитных пускателей сводим в следующую таблицу.

Таблица 9

ток замыкание напряжение электроприемник

Цеховые распределительные устройства (щиты, силовые распределительные пункты, станции управления) должны располагаться как можно ближе к электроприёмникам. При отсутствии ТП в цехе, как правило, предусматривается цеховой распределительный пункт, который рекомендуется выполнять панелями ЩО70М и т.п.

В схеме цехового электроснабжения с целью повышения её надёжности следует максимально ограничивать число ступеней защиты, которое не должно превышать трёх. На вводе в распределительный шинопровод не следует предусматривать аппарат защиты, дублирующий защиту главного участка линии. В случае необходимости в конце питающей линии может быть предусмотрен рубильник для возможности аварийного отключения распределительного устройства.

В качестве цехового распределительного устройства выбираем панели ЩО70М (одна линейная и одна вводная панель).

В качестве вводной - панель ЩО70М-16 (I_ном=1000 А) в которой установлен рубильник. Линейная панель - ЩО70М-01 (I_ном=2Ч100 + 2Ч250 А) в которой установлены рубильники с предохранителями.

Выбор предохранителей, установленных в линейной панели, а также кабелей питающих распределительные шинопроводы от линейной панели сводим в следующую таблицу.

По условию селективности номинальные токи плавких вставок двух последовательно расположенных предохранителей по направлению потока энергии должны различаться не менее чем на две ступени.

Таблица 17

Для подключения распределительных шинопроводов к цеховому распределительному пункту выбираем для всех трёх шинопроводов силовые ящики типа ЯВЗБ-31-1 с номинальным током I_н = 100 А.

Выбираем сечение жил кабеля от ТП до цехового распредели- тельного пункта по расчётному току всего цеха. Принимаем сечение жилы - 50 мм² (АВВГ-5Ч50) с допустимым током кабеля при прокладке его в земле I_доп= 175 А.

Расчёт токов короткого замыкания

Расчёт токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ производится в именованных единицах. При этом учитываются активные и индуктивные сопротивления всех элементов цепи КЗ в мОм. Заметное влияние на результаты расчёта оказывают сопротивления различных контактных соединений. При отсутствии достоверных о числе и сопротивлении контактов рекомендуется их учитывать совокупно, вводя в цепь КЗ дополнительное сопротивление следующей величины:

1) при КЗ на щите ТП - 15 мОм;

2) при КЗ на цеховых РП и зажимах аппаратов, питаемых радиальными и магистральными линиями от щитов ТП, - 20 мОм;

3) при КЗ на вторичных цеховых РП, а также на зажимах аппара- тов, питаемых от первичных РП,- 25 мОм;

4) при КЗ на зажимах аппаратов, получающих питание от вторичных РП,- 30 мОм.

Активное сопротивление трансформатора в мОм вычисляется по формуле

,

где ДР_к - потери КЗ в трансформаторе, кВт;

S_н - номинальная мощность трансформатора, кВА;

U_н - номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора, кВ.

Индуктивное сопротивление трансформатора

Активные и индуктивные сопротивления проводов, кабелей, шин, шинопроводов длиной l подсчитываются по выражениям

r = r₀ * l; x = x₀ * l,

где r₀ и x₀ - удельные активное и индуктивное сопротивления.

Преобразование схемы для определения токов КЗ сводится к сложению последовательно соединённых активных и индуктивных сопротивлений:

r_? = ; x_?= ,

где n - число элементов в цепи КЗ.

Ток трёхфазного КЗ в кА вычисляется по выражению

Ударный ток КЗ определяется по формуле

Значение ударного коэффициента К_у находят по графикам в зависимости от x_? / r_?.

Действующее значение периодической составляющей тока однофазного КЗ

,

где r_1?, r_2?, r_0? - соответственно суммарные активные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей;

x_1?, x_2?, x_0? - соответственно суммарные индуктивные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Выбранные аппараты защиты проверяются по условию их успешного срабатывания при однофазном КЗ. Для этого I_к⁽¹⁾ должен превышать не менее, чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя. Если указанное требование не удовлетворяется, то отключение однофазных КЗ в сети до 1 кВ должно обеспечиваться специальной защитой.

Рассчитаем токи КЗ на шинах цехового распределительного пункта (точка К1 рис.1).

Найдём активное сопротивление трансформатора

.

Индуктивное сопротивление трансформатора

Рис.1

Удельное сопротивление шин Ш1 при среднегеометрическом расстоянии а_ср = 1,26 * а = 1,26 * 240 = 300 мм находим по таблице П6.2 [1]. Тогда сопротивление шин Ш1 r_ш1= r₀ * l = 0.044 * 8 = = 0.352 мОм; x_ш1= x₀ * l = 0,17*8 = 1,36 мОм. Активное и индуктивное сопротивления катушки автомата r_а1 = 0,13 мОм; x_а1 = = 0,06 мОм. Сопротивление сборных шин Ш2 и Ш3 находим по таблице П6.2[1] при а_ср=300 мм: r_ш2= 1*0,044=0,044 мОм; x_ш2=1*0,17= 0.17 мОм; r_ш3= 2,5*0,222=0,555 мОм; x_ш3= =2,5*0,214=0,535 мОм; r_а2= 0,37 мОм; x_а2= 0,094 мОм.

Активное сопротивление кабеля АВВГ-5Ч50 вычисляем по формуле:

 мОм.

Удельное индуктивное сопротивление кабеля находим по табл. П6.1[1], x_к=x₀*l = 0.0625*175 = 10.94 мОм. Переходное сопротивление контактов для точки К1 r_пер= 20 мОм. Тогда активное и индуктивное сопротивление цепи

r_? = r_т + r_а1 + r_ш1 + r_ш2 + r_ш3 + r_а2 + r_к + r_пер = 1,03+0,13+0,352+0,044+ 0,555+0,37+109,375+20 = 131,856 мОм;

x_?= x_т + x_а1 + x_ш1 + x_ш2 + x_ш3 + x_а2 + x_к = 5.91+0.06+1.36+0.17+ 0.535 + 0.094 + 10.94 = 19.07 мОм.

Ток трёхфазного КЗ в точке К1

кА.

При x_? / r_? = 19.07 / 131.856 = 0.145 К_у = 1. Следовательно,

кА.

Определим ток однофазного КЗ в точке К1.Суммарные сопротивления прямой последовательности цепи КЗ

r_1? = r_т + r_а1 + r_ш1 + r_ш2 + r_ш3 + r_а2 + r_к +r_пер= 1,03+0,13+0,352+0,044+ 0,555 +0,37+109,375+20 = 131,856 мОм;

x_1?= x_т + x_а1 + x_ш1 + x_ш2 + x_ш3 + x_а2 + x_к = 5.91+0.06+1.36+0.17+ 0.535 + 0.094 + 10.94 = 19.07 мОм.

Активные и индуктивные сопротивления обратной последовательности для рассматриваемой цепи можно принять равными соответствующим сопротивлениям прямой последовательности. Таким образом, r_2?=131,856 мОм; x_2?= 19.07 мОм. Активное и индуктивное сопротивление нулевой последовательности кабельной линии с использованием данных табл.П6.6[1] определяются следующим образом:

r_0к= 2,449*175 = 428,575 мОм; x_0к= 0.949*175 = 166.08 мОм.

Для всех остальных элементов цепи КЗ сопротивление нулевой последовательности принимаем равным сопротивлению прямой последовательности. Следовательно, суммарные сопротивления нулевой последовательности

r_0? = r_т + r_а1 + r_ш1 + r_ш2 + r_ш3 + r_а2 + r_0к+r_пер = 1,03+0,13+0,352+0,044+ 0,555 +0,37+428.575+20 = 451.06 мОм;

x_0?= x_т + x_а1 + x_ш1 + x_ш2 + x_ш3 + x_а2 + x_к = 5.91+0.06+1.36+0.17+ 0.535 + 0.094 + 166.08 = 174.21 мОм.

Ток однофазного КЗ в точке К1

кА

Рассчитаем токи для точки К2 (на шинопроводе Ш6).

Сопротивление шин СП находим по табл.П6.2 при а_ср=300 мм:

r_шсп= 1*0.044 = 0.044 мОм; x_шсп= 1*0,17 = 0,17 мОм;

Активное сопротивление кабеля АВВГ-5Ч35 вычисляем по формуле:

мОм.

Удельное индуктивное сопротивление кабеля находим по табл.П6.1[1].

x_к2= x₀ * l = 0.0637*29 = 1.85 Ом.

Переходное сопротивление контактов для точки К2 r_пер=25 мОм.

Тогда активное и индуктивное сопротивление цепи

r_? = r_т + r_а1 + r_ш1 + r_ш2 + r_ш3 + r_а2 + r_к1+ r_шсп + r_к2 + r_пер = 1,03+0,13+0,352+0,044+ 0,555+0,37+109,375+0,044+156,25+25 = 293,15 мОм;

x_?= x_т + x_а1 + x_ш1 + x_ш2 + x_ш3 + x_а2 + x_к1 + x_шсп + x_к2 = =5.91+0.06+1.36+0.17+0.535+0.094+10.94+0,17+1,85 =21,09мОм.

Ток трёхфазного КЗ в точке К2

кА.

Определим ударный ток при КЗ в точке К2, при x_? / r_? = 21,09 / 293,15 = 0.07 К_у = 1. Следовательно, ударный ток КЗ i_у=1**

*0,786 = 1,11 кА. Учтём влияние электродвигателей, пренебрегая сопротивлениями ответвлений к ним. Суммарный номинальный ток двигателей

375,36 А =0,37536 кА.

Тогда ударный ток

Определим ток однофазного КЗ в точке К2.Суммарные сопротивления прямой последовательности цепи КЗ

r_?1 = r_т + r_а1 + r_ш1 + r_ш2 + r_ш3 + r_а2 + r_к1+ r_шсп + r_к2+r_пер = 1,03+0,13+0,352+0,044+ 0,555+0,37+109,375+0,044+156,25+25 = 293,15 мОм;

x_?1= x_т + x_а1 + x_ш1 + x_ш2 + x_ш3 + x_а2 + x_к1 + x_шсп + x_к2 = =5.91+0.06+1.36+0.17+0.535+0.094+10.94+0,17+1,85 =21,09мОм

Активные и индуктивные сопротивления обратной последовательности для рассматриваемой цепи можно принять равными соответствующим сопротивлениям прямой последовательности. Таким образом, r_2?=293,15мОм; x_2?= 21,09 мОм. Активное и индуктивное сопротивление нулевой последовательности кабельной линии с использованием данных табл.П6.6[1] определяются следующим образом:

r_0к2= 2,79*29 = 80,91 мОм; x_0к2= 1,241*29 = 35,99 мОм.

Для всех остальных элементов цепи КЗ сопротивление нулевой последовательности принимаем равным сопротивлению прямой последовательности. Следовательно, суммарные сопротивления нулевой последовательности

r_0? = r_т + r_а1 + r_ш1 + r_ш2 + r_ш3 + r_а2 + r_0к + r_шсп + r_0к2 +25= =1,03+0,13+0,352+0,044+ 0,555+0,37+428,575 +0,044+80,91+25 = =537,01мОм

x_0?= x_т + x_а1 + x_ш1 + x_ш2 + x_ш3 + x_а2 + x_0к + x_шсп + x_0к2 = =5.91+0.06+1.36+0.17+ 0.535+0.094+166.08+0,17+35,99 = 210,37 мОм

Ток однофазного КЗ в точке К2

Как видим, I_к⁽¹⁾ в обоих случаях превышает более чем в три раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя, следовательно аппараты защиты будут успешно срабатывать при однофазном КЗ.

Определение уровня напряжения на зажимах электрически наиболее удалённого электроприёмника

Электрические сети до 1 кВ, рассчитанные на нагрев, проверяются на потерю напряжения за исключением силовых сетей, питаемых от встроенных, пристроенных к внутрицеховых комплектных ТП. В нормальном режиме допускается отклонения напряжения от номинального на зажимах электродвигателей в пределах от -5 до +10%, осветительных приборов - от -2,5 до +5%, печей сопротивления и дуговых печей - от -5 до +5%.

Для определения напряжения на зажимах электроприёмников необходимо найти потери напряжения в питающем трансформаторе, линиях и шинопроводах. Потери напряжения в трансформаторе в процентах рассчитывается по выражению

,

где в_т - коэффициент загрузки трансформатора;

U_ка и U_кр - активная и реактивная составляющая напряжения короткого замыкания U_к;

cosц_т - коэффициент мощности нагрузки трансформатора.

4,32 %.

Потеря напряжения в линии электропередачи в процентах вычисляется по формуле

Определим потерю напряжения в кабеле питающем цеховой РП

Определим потерю напряжения в кабеле питающем наиболее удалённый шинопровод

Определяем потерю напряжения в шинопроводе Ш6 (рис1.), как наиболее электрически удалённого шинопровода. Для определения потери напряжения плеча шинопровода находим расчётный ток на 1 м шинопровода

Тогда l_расч= 16м, I_рш= i_ш* l_расч = 3,23*16 = 51,74 А.

Определяем потерю напряжения в проводе, питающем плоско-шлифовальный станок (№ 25)

Таким образом, общие потери составляют

U_э= U_х - ДU_т- = 105% - 4,32% - 0,051% - 0,01% - 0,001% - 0,003% = 100,615%

Из выше следующего расчёта мы видим, что подводимое к потребителю напряжение находится в допустимых пределах.

Размещено на Allbest.ru